【導讀】開(kāi)關(guān)電源（Switch Mode Power Supply，簡(jiǎn)稱(chēng)SMPS），又稱(chēng)交換式電源、開(kāi)關(guān)變換器，是電源供應器的一種高頻化電能轉換裝置，也是一種以半導體功率器件為開(kāi)關(guān)管，控制其關(guān)斷開(kāi)啟時(shí)間比率，來(lái)保證穩定輸出直流電壓的電源。
開(kāi)關(guān)電源（Switch Mode Power Supply，簡(jiǎn)稱(chēng)SMPS），又稱(chēng)交換式電源、開(kāi)關(guān)變換器，是電源供應器的一種高頻化電能轉換裝置，也是一種以半導體功率器件為開(kāi)關(guān)管，控制其關(guān)斷開(kāi)啟時(shí)間比率，來(lái)保證穩定輸出直流電壓的電源。在目前電子產(chǎn)品的飛速增長(cháng)中，開(kāi)關(guān)電源憑借其70%~90%的電源效率，廣泛應用于各種電器設備及電機等，得到了市場(chǎng)的一致好評。
一、開(kāi)關(guān)電源分類(lèi)
開(kāi)關(guān)電源種類(lèi)繁多，具體可按照以下分類(lèi)：
按開(kāi)關(guān)管的個(gè)數及銜接辦法，可分為單端式、推挽式、半橋式和全橋式等；
按激勵辦法，可分為自激式和他激式；
按調制辦法，可分為脈寬調制(PWM)辦法和脈頻調制(PFM)；
按能量傳遞辦法又可分為正激式和反激式。
無(wú)論何種方式，基本原理都是使用MOS管作為開(kāi)關(guān)管控制，通過(guò)變壓器的電流頻率和占空比，來(lái)達到調制電壓目的。同時(shí)因為大部分開(kāi)關(guān)電源都會(huì )將市電轉換為所需電壓，故作為開(kāi)關(guān)管的MOS多為高壓MOS，其中以500V、600V、650V居多，甚至有些部分電路需要900V的開(kāi)關(guān)MOS管。下圖為常見(jiàn)的正激和反激式開(kāi)關(guān)電源電路。
二、開(kāi)關(guān)電源的MOS管選型注意事項
為使開(kāi)關(guān)電源穩定高效的工作，需選用合適的MOS管作為開(kāi)關(guān)管，在開(kāi)關(guān)電源的MOS管選型中，主要注意以下幾點(diǎn)：
1.在電源電路的應用中，VDSS(漏源電壓）是首先要考慮的參數。其應用中MOS的最大漏源電壓峰值不應大于器件規范中漏源擊穿電壓標稱(chēng)值的90%，否則在應用中容易造成MOS的擊穿，如下圖所示反映在MOS管的datasheet中。
2.確定MOS管的額定電流，該額定電流應是電路中負載在所有情況下能會(huì )產(chǎn)生的最大電流。因而所選的MOS管必須確保能承受這個(gè)額定電流。datasheet電流分為連續模式電流ID和脈沖尖峰電流IDM。在連續導通ID模式下，MOS管處于穩態(tài)，此時(shí)電流連續通過(guò)器件。脈沖尖峰IDM是指有大量電涌(或尖峰電流)流過(guò)器件。另外注意，MOS管的電流跟溫度是負相關(guān)，隨著(zhù)工作時(shí)溫度上升，MOS通過(guò)電流能力會(huì )降低，所以要根據實(shí)際應用環(huán)境溫度去選擇合適的MOS額定電流。MOS管電流和溫度關(guān)系如下圖：
3.MOS管另一個(gè)重要參數是RDS(ON)，即MOS管在導通時(shí)存在的內阻，它會(huì )導致使用過(guò)程中電能損耗，也稱(chēng)之為導通損耗。MOS管RDS(ON)與施加的電壓VGS有關(guān)，在一定范圍內VGS越高RDS(ON)就會(huì )越小，但當VGS達到一定閥值時(shí)，VGS繼續升高并不會(huì )造成RDS(ON)太大變化，這稱(chēng)之為MOS的完全開(kāi)啟。設計電路時(shí)，要注意控制電路的IC電壓與MOS的開(kāi)啟電壓是否匹配以及控制IC電壓能否使MOS管完全開(kāi)啟。如果未完全導通會(huì )使得RDS(ON)變大，導致?lián)p耗增加和管體溫度上升等問(wèn)題。另外，MOS管的RDS(ON)和溫度呈正相關(guān)，會(huì )隨著(zhù)溫度上升RDS(ON)升高而使導通損耗變大。MOS管的RDS(ON)和溫度關(guān)系如下圖：
4.MOS管的開(kāi)關(guān)性能：影響開(kāi)關(guān)性能的參數有很多，但最重要的是柵極/漏極、柵極/源極及漏極/源極電容和反向恢復時(shí)間。在datasheet中，通常表現為Ciss(輸入電容)，Coss(輸出電容)：Crss(反向傳輸電容)和Trr。在MOS管工作時(shí)，每次開(kāi)關(guān)都要對它們充電，這些電容會(huì )在器件中產(chǎn)生開(kāi)關(guān)損耗，并且會(huì )導致MOS管的開(kāi)關(guān)速度被降低，器件效率也下降，但這并不意味著(zhù)越低的電容越好，較低的電容量雖然會(huì )提高開(kāi)關(guān)速度，也容易導致電路中的尖峰電壓升高和EMI變大，所以在電路設計時(shí)，MOS的電容以及電荷的選擇往往都是各需求折中的結果；其次，Trr會(huì )直接影響開(kāi)關(guān)損耗，逆變器電路或者諧振電路對此項參數的要求更加嚴格。
所以說(shuō)電路設計是一個(gè)復雜的系統工程，需要電路設計工程師們對MOS管的特性、參數的匹配有著(zhù)深刻的理解，在產(chǎn)品選型過(guò)程中，如果有任何技術(shù)問(wèn)題，歡迎隨時(shí)聯(lián)系我司多位資深FAE工程師。
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瑞森半導體高壓MOS采用新的平面工藝，著(zhù)重提升MOS管的抗沖擊能力、降低導通內阻RDS(ON)，并具有開(kāi)關(guān)速度快的優(yōu)點(diǎn)，為開(kāi)關(guān)電源開(kāi)發(fā)提供最佳選擇。
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（來(lái)源：瑞森半導體）
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